Peynir altı suyu proteinlerinden oluşan bir "taç" içeren mikroplastikler, nöronların ve mikrogliaların çalışmasını bozuyor

DGIST'ten (Güney Kore) bilim insanları, mikroplastiklerin biyolojik ortamlara (örneğin kana) girdiklerinde hızla proteinlerle "aşırı büyüdüğünü" ve "protein korona" adı verilen yapıyı oluşturduğunu gösterdi. Deneyde, bu "taçlı" parçacıklar nöronlar ve mikroglialarda proteomda önemli bir yeniden yapılanmaya neden oldu: protein sentezi, RNA işlenmesi, lipit metabolizması ve çekirdek ile sitoplazma arasındaki taşıma zarar gördü; aynı anda inflamatuar sinyaller aktive oldu. Sonuç: Proteinlerle ilişkili mikroplastikler, "çıplak" parçacıklardan biyolojik olarak daha tehlikeli olabilir. Makale Environmental Science & Technology dergisinde yayınlandı.

Çalışmanın arka planı

• Mikro ve nanoplastikler (MNP'ler), beyin de dahil olmak üzere insan dokularında zaten bulunmaktadır. 2024-2025 yıllarında bağımsız gruplar, ölen kişilerin karaciğer, böbrek ve beyinlerinde MNP varlığını doğruladı ve zamanla konsantrasyonlarının arttığını gösterdi. Ayrı bir çalışma ise koku alma soğanında mikroplastikler buldu ve bu da merkezi sinir sistemine bir burun "bypass"ı olduğunu gösteriyor.
• Parçacıklar Beyne Nasıl Girer? Koku alma yoluna ek olarak, çok sayıda hayvan çalışması ve inceleme, mikro-nanoplastiklerin kan-beyin bariyerini (BBB) geçerek sinir dokusunda nöroinflamasyon ve işlev bozukluğuna yol açma olasılığını göstermektedir.
• "Protein korona", parçacıkların biyolojik kimliğini belirler. Biyolojik ortamlarda, nanopartiküllerin yüzeyleri hızla adsorbe edilmiş proteinlerle (protein korona) kaplanır ve hangi reseptörlerin parçacığı "tanıdığını", organlar arasında nasıl dağıldığını ve ne kadar toksik olduğunu korona belirler. Bu, nanotoksikolojide iyi tanımlanmış bir kavramdır ve giderek artan bir şekilde mikro/nanoplastiklere de aktarılmaktadır.
• Nörotoksisite hakkında şimdiye kadar bilinenler nelerdir? İn vivo deneyler ve incelemeler, MNP maruziyetinin artmış BBB geçirgenliği, mikroglial aktivasyon, oksidatif stres ve bilişsel bozuklukla bağlantılı olduğunu göstermiştir; ancak, özellikle insan nöronları ve mikroglialarda proteom düzeyindeki mekanistik veriler sınırlıdır.
• Environmental Science & Technology dergisinin yeni bir makalesi ne tür bir "boşluğu" dolduruyor? Yazarlar, serum proteinleriyle "taçlandırılmış" mikroplastiklerin nöronlar ve mikroglia proteomu üzerindeki etkilerini ilk kez sistematik olarak karşılaştırarak, temel hücresel süreçlerdeki olumsuz değişimleri artıranın korona olduğunu gösterdi. Bu, MNP'nin çevresel sorununu, beyin için belirli moleküler risk mekanizmalarına yaklaştırıyor.
• Risk değerlendirmesi için bu neden önemlidir? Korona hesaba katılmadan plastik toksisitesinin laboratuvar testleri tehlikeyi küçümseyebilir; proteinlerin (kan, beyin omurilik sıvısı) varlığında parçacıkların etkisini modellemek daha doğrudur, bu zaten derleme makalelerde önerilmektedir.

Peki tam olarak ne yaptılar?

• Laboratuvarda, mikroplastikler fare serumunda bekletilerek parçacıkların yüzeyinde bir protein "taç" oluşturuldu ve ardından parçacıklar beyin hücrelerine, yani kültür nöronlarına (fare) ve mikroglialara (insan soyu) maruz bırakıldı. Maruziyetin ardından, hücrelerin proteomu kütle spektrometrisi kullanılarak incelendi.
• Karşılaştırma amacıyla, "çıplak" mikroplastiğin (taçsız) etkisi de değerlendirildi. Bu sayede, partikül üzerindeki protein kabuğunun toksik sinyalin ne kadarını ilettiğinin belirlenmesi mümkün oldu.

Temel Sonuçlar

• Korona proteini, plastiğin "kişiliğini" değiştirir. Nanotoksikoloji yasalarının öngördüğü gibi, mikropartiküller serumdaki heterojen bir protein tabakasını emer. Bu tür kompleksler, beyin hücrelerindeki protein ifadesinde "çıplak" partiküllere kıyasla çok daha belirgin değişimlere neden olur.
• Hücrenin temel süreçlerine darbe. "Taçlı" mikroplastiklerle, RNA çeviri ve işleme mekanizmasının bileşenleri azaldı, lipit metabolizması yolları değişti ve nükleositoplazmik taşıma bozuldu; yani sinir hücresinin hayatta kalma ve esneklik gibi "temel" işlevleri zarar gördü.
• İltihaplanma ve tanımanın etkinleştirilmesi. Yazarlar, beyinde mikroplastik birikimine ve beynin bağışıklık hücrelerinin kronik tahrişine katkıda bulunabilecek iltihap programlarının ve hücresel parçacık tanıma yollarının aktivasyonunu tanımladılar.

Bu neden önemli?

• Gerçek hayatta, mikro ve nanoplastikler neredeyse hiçbir zaman "çıplak" değildir: hemen proteinler, lipitler ve diğer çevresel moleküllerle kaplanırlar; bu, parçacığın hücrelerle nasıl etkileşime gireceğini, kan-beyin bariyerini geçip geçmeyeceğini ve hangi reseptörlerin onu "göreceğini" belirleyen bir koronadır. Yeni çalışma, nörotoksik potansiyeli artırabilenin korona olduğunu doğrudan göstermektedir.
• Bağlam endişeyi daha da artırıyor: Bağımsız araştırmalar insan koku soğanında mikroplastikler ve hatta ölen insanların beyinlerinde artmış seviyelerde olduğunu buldu; incelemeler BBB penetrasyon yollarını, oksidatif stresi ve nöroinflamasyonu tartışıyor.

Bu, önceki verilerle nasıl karşılaştırılır?

• Nanopartiküller için koronanın bileşiminin makrofajlar/mikroglialar tarafından "biyolojik kimliği" ve yakalanmayı belirlediği uzun zamandır bilinmektedir; mikroplastikler için de benzer bir veri dizisi toplanmaktadır; bunlar arasında gastrointestinal sistem/serumdan gelen koronanın hücresel yakalanma üzerindeki etkisi üzerine yapılan çalışmalar da yer almaktadır. Yeni makale, özellikle beyin hücrelerinde yapılan ilk ayrıntılı proteomik analizlerden biridir.

Kısıtlamalar

• Bu bir in vitro hücre modelidir: Mekanizmaları gösterir, ancak vücuttaki etkilerin dozu, süresi ve geri dönüşümlülüğü ile ilgili sorulara doğrudan yanıt vermez.
• Belirli tipte parçacıklar ve korona proteinleri kullanıldı; gerçek ortamda koronanın bileşimi (kan, beyin omurilik sıvısı, solunum mukusu vb.) ve bununla birlikte biyolojik etkileri değişti. Hayvan modelleri ve insanlarda biyomonitörizasyona ihtiyaç duyulmaktadır.

Bunun risk değerlendirmesi ve politika açısından anlamı ne olabilir?

• Plastik toksisite test sistemleri ilgili biyosıvılarda (kan, beyin omurilik sıvısı) mutlaka “korona” evresini de içermeli, aksi takdirde riski küçümsüyoruz.
• Düzenleyiciler ve endüstri açısından bu, mikroplastik emisyonlarını azaltmak, protein koronalara daha az yatkın malzemelerin geliştirilmesini hızlandırmak ve gıda, hava ve sudaki plastiklerin izlenmesine yatırım yapmak için bir argümandır. İncelemeler, ölçümlerin standartlaştırılmasının ve korona muhasebesinin acil öncelikler olduğunu vurgulamaktadır.

Okuyucunun bugün yapması gerekenler

• Mikroplastik kaynaklarıyla teması azaltın: Şişelenmiş su yerine filtrelenmiş musluk suyu tercih edin, mümkünse yiyecekleri plastik içinde ısıtmaktan kaçının, sentetikleri düşük devirde/mikrofiber filtrelerle yıkayın. (Bu ipuçları makaleden alınmamıştır, ancak güncel risk değerlendirmeleriyle tutarlıdır.)

Kaynak: Ashim J. ve diğerleri. Protein Mikroplastik Koronasyon Kompleksleri, Beyinden Türetilen Nöronal ve Glial Hücrelerde Proteom Değişikliklerini Tetikler. Çevre Bilimi ve Teknolojisi.https://doi.org/10.1021/acs.est.5c04146